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21世纪随着通信技术不断发展,物联网技术在全世界受到高度关注。越来越多的小型便携设备和无线传感器网络节点已遍布各个角落。然而,对于大多数无人值守的物联网终端,电源模块中的电池容量有限,这在很大程度上限制了物联网终端的工作寿命,即使利用现有最先进的传统唤醒技术其寿命也被限制在在几个月或者更短的时间内,使得其难以满足长期应用需求。因此,迫切需求一种近零功率传感唤醒技术,一方面对RF信号进行持续感知,另一方面保持低的物联网终端的待机功耗。在这样的背景下,本论文创新性地提出一种近零功耗RF MEMS传感唤醒系统的协同设计理论和实现方法,实现了其在休眠状态时具有零或近零的待机功耗,当一些感兴趣的特定标识RF信号出现且大于设置的RF阈值功率使其系统处于唤醒状态,从而解决了传统有源RF唤醒系统在休眠状态时具有漏电的问题,显著延长了系统工作寿命。其主要研究内容包括:（1）提出了高性能的RF整流天线模块及其阵列,从而将环境中RF信号接收并转换成尽可能高的直流电压,降低了该近零功耗RF MEMS传感唤醒系统的RF阈值功率。首先,研究了高增益的RF微带天线;分析了RF微带天线的结构、原理和特点,设计了高增益、结构简单的RF微带贴片天线结构,并通过串联馈电和并联馈电结合的方式优化出RF微带贴片天线阵列结构,其中RF微带贴片天线增益达到6.59 d [email protected] GHz,RF微带贴片天线阵列增益达到11.53 d [email protected] GHz。其次,研究了高输出电压的RF整流电路;分析了整流电路的原理和拓扑结构,优化了高输出电压的串联整流电路和倍压整流电路,并对其分别进行原理图-版图联合仿真;其中当输入功率为0 d Bm时其测试的输出电压分别为1785.4 m V和2702.9 m V。最后,将二者相级联,并进行协同设计,从而实现了满足设计要求的RF整流天线模块及其阵列。（2）提出了双通道RF MEMS功率传感器以及自检测功能,从而提高了RF信号功率检测的动态范围并实现了对RF MEMS功率传感器的在线自检测,评估出该近零功耗RF MEMS传感唤醒系统是否存在误触发。首先,双通道RF MEMS功率传感器采用基于悬臂梁的电容式功率传感器和基于热电堆的热电式功率传感器相结合的方式,前者用于测量功率较大的RF信号,后者用于测量功率较小的RF信号,两者通过共面波导级联;其次,通过理论设计和仿真优化出双通道RF MEMS功率传感器在1-24 GHz范围内反射损耗小于-25 d B,电容灵敏度约为0.11 f F/m [email protected] GHz。最后,为了实现了终端负载自检测功能,通过在热电式功率传感器上引入由高阻线和校准电阻构成的分压电路,并通过仿真验证了设计的有效性。（3）提出了无源MEMS触发开关,从而实现了在断开状态时源漏两端存在物理隔离而在导通状态时源漏两端电连接,使得近零功耗RF MEMS传感唤醒系统在休眠状态下除电池自放电外无直流功耗。首先,提出了一种适用于近零功耗RF MEMS传感唤醒系统的MEMS开关结构,其具有源漏栅三个电极,其中源极为MEMS悬臂梁,栅级为预偏置电极;其次,建立了MEMS开关的力学模型,并进行仿真和优化,分析了关键尺寸对驱动电压的影响;然后,通过优化后其驱动电压为45.0 V。（4）开展了近零功耗RF MEMS传感唤醒系统及其关键部件的实验研究,从而验证了近零功耗RF MEMS传感唤醒系统的正确性。分别搭建了RF整流天线模块、RF MEMS功率传感器、MEMS触发开关和近零功耗RF MEMS传感唤醒系统的测试平台并进行测试。对于RF整流天线模块,当喇叭天线和RF整流天线模块相距为0.5 m且信号源输入为10 d Bm时,整流输出的直流电压达到1.13 V,且当距离增加至1 m时,整流输出的直流电压达到0.58 V。对于RF MEMS功率传感器,其在2.4 GHz频率下的热电灵敏度为47.85μV/m [email protected] GHz,电容灵敏度为0.13 f F/m W。对于MEMS开关,经过多次实验测得MEMS开关样品1和样品2的驱动电压分别稳定在49.7 V和72.5 V左右。对于近零功耗RF MEMS传感唤醒系统,当喇叭天线与RF整流天线模块相距0.5 m时,在直流预偏置和RF激励同时存在的测试中,将直流预偏置电压设置为距离驱动电压分别为1、0.5、0.3和0.1 V时,测试数据表明能够驱动MEMS开关使其处于导通状态,进而唤醒后续电路系统如点亮发光二极管,此时所需的RF功率分别为9、6、3和-5 d Bm,其结果验证了近零功耗RF MEMS传感唤醒系统的可行性。为了进一步研究该系统,采用MOSFET代替MEMS开关搭建近零功耗RF MEMS传感唤醒系统,将直流预偏置电压设置为0、0.25、0.5和0.75 V时,测试数据表明能够驱动MOSFET使其处于导通状态,进而唤醒后续有源模块如ibaecon模块,此时所需的RF功率分别为9、7、5和1 dBm。